JPS62215265A - レジスト処理方法 - Google Patents
レジスト処理方法Info
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- JPS62215265A JPS62215265A JP61056979A JP5697986A JPS62215265A JP S62215265 A JPS62215265 A JP S62215265A JP 61056979 A JP61056979 A JP 61056979A JP 5697986 A JP5697986 A JP 5697986A JP S62215265 A JPS62215265 A JP S62215265A
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- Japan
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- photoresist
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- wafer
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- ultraviolet rays
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
- G03F7/2022—Multi-step exposure, e.g. hybrid; backside exposure; blanket exposure, e.g. for image reversal; edge exposure, e.g. for edge bead removal; corrective exposure
- G03F7/2024—Multi-step exposure, e.g. hybrid; backside exposure; blanket exposure, e.g. for image reversal; edge exposure, e.g. for edge bead removal; corrective exposure of the already developed image
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体ウェハに塗布されたフォトレジストの
処理方法に係り、特に、フォトレジストの耐熱性や耐プ
ラズマ性などを向上させるために加熱処理と紫外線照射
処理とを組合せた処理方法に関するものである。
処理方法に係り、特に、フォトレジストの耐熱性や耐プ
ラズマ性などを向上させるために加熱処理と紫外線照射
処理とを組合せた処理方法に関するものである。
半導体素子の製造工程において、フォトレジストパター
ンの形成工程は大きく分けると、レジスト塗布、プレベ
ーク、露光、現像、ボストベークの順に行われる。この
後、このフォトレジストパターンを用いて、イオン注入
、あるいはレジスト塗布前にあらかじめ半導体ウェハの
表面に形成されたシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、ア
ルミニウム薄膜などのプラズマエラ１チングなどが行わ
れる。このとき、イオン注入時にはフォトレジストが昇
温するので耐熱性が高い方が良く、プラズマエツチング
時では、「膜べり」が生じない耐久性が要求される。と
ころが、近年は半導体素子の高集積化、微細化などに伴
い、フォトレジストがより高分解能のものが使われるよ
うになったが、この場合フォトレジストはポジ型であり
、一般的にネガ型より耐熱性が悪い。
ンの形成工程は大きく分けると、レジスト塗布、プレベ
ーク、露光、現像、ボストベークの順に行われる。この
後、このフォトレジストパターンを用いて、イオン注入
、あるいはレジスト塗布前にあらかじめ半導体ウェハの
表面に形成されたシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、ア
ルミニウム薄膜などのプラズマエラ１チングなどが行わ
れる。このとき、イオン注入時にはフォトレジストが昇
温するので耐熱性が高い方が良く、プラズマエツチング
時では、「膜べり」が生じない耐久性が要求される。と
ころが、近年は半導体素子の高集積化、微細化などに伴
い、フォトレジストがより高分解能のものが使われるよ
うになったが、この場合フォトレジストはポジ型であり
、一般的にネガ型より耐熱性が悪い。
フォトレジストの耐熱性や耐プラズマ性を高める方法と
してボストベークにおいて段階的に温度を上げ、充分な
時間加熱処理する方法や現像後のフォトレジストパター
ンに紫外線を照射する方法が検討されている。しかし、
前者の方法では十分な耐熱性や耐プラズマ性が得られず
、また処理時間が大巾に長くなるという欠点がある。そ
して、後者の方法においては、紫外線照射により耐熱温
度は上昇するものの、フォトレジスト膜が厚い場合には
、紫外線が内部まで到達せず、フォトレジストの内部ま
で十分に耐熱性が向上しなかったり、処理時間が長いと
いう欠点がある。
してボストベークにおいて段階的に温度を上げ、充分な
時間加熱処理する方法や現像後のフォトレジストパター
ンに紫外線を照射する方法が検討されている。しかし、
前者の方法では十分な耐熱性や耐プラズマ性が得られず
、また処理時間が大巾に長くなるという欠点がある。そ
して、後者の方法においては、紫外線照射により耐熱温
度は上昇するものの、フォトレジスト膜が厚い場合には
、紫外線が内部まで到達せず、フォトレジストの内部ま
で十分に耐熱性が向上しなかったり、処理時間が長いと
いう欠点がある。
そのため最近は、例えば特開昭６０−４５２４７号「フ
ォトレジストの硬化方法及び硬化装置」に開示されてい
るように、「加熱」と「紫外線照射」を組合せることが
提案されている。しかしながら、この組合せでも、加熱
温度をフォトレジストのフロー温度より低く設定して昇
温し、かつ紫外線を照射しているので、生産性の向上や
スループットの向上などの要求には十分に対応できず、
従来の欠点が問題化してしまう。
ォトレジストの硬化方法及び硬化装置」に開示されてい
るように、「加熱」と「紫外線照射」を組合せることが
提案されている。しかしながら、この組合せでも、加熱
温度をフォトレジストのフロー温度より低く設定して昇
温し、かつ紫外線を照射しているので、生産性の向上や
スループットの向上などの要求には十分に対応できず、
従来の欠点が問題化してしまう。
このように、従来のレジスト処理方法においては、耐熱
性や耐プラズマ性の若干の改良を達成することができた
としても、処理時間がどうしても長く、更に、フォトレ
ジスト膜が厚い場合はその底部において十分には耐熱性
が向上しないという問題点が残っている。即ち、レジス
ト処理全体を有機的かつ効果的に遂行することができな
いという問題点があった。
性や耐プラズマ性の若干の改良を達成することができた
としても、処理時間がどうしても長く、更に、フォトレ
ジスト膜が厚い場合はその底部において十分には耐熱性
が向上しないという問題点が残っている。即ち、レジス
ト処理全体を有機的かつ効果的に遂行することができな
いという問題点があった。
この発明は、かかる事情に鑑みて、紫外線照射に加熱処
理を有機的に組み合わせてレジスト処理を効果的に行う
ことを目的とす、るものである。
理を有機的に組み合わせてレジスト処理を効果的に行う
ことを目的とす、るものである。
この目的を達成するために、本発明では、温度制御手段
を有するウェハ処理台上で半導体ウェハに塗布されたフ
ォトレジストを紫外線処理するにあたり、ウェハ温度を
加熱おとび／または紫外線処理によりフォトレジストの
フロー温度の上昇速３一 度とほゞ同じ速度で、かつ、フロー温度より少し高い状
態で昇温させながら紫外線照射処理を行うものである。
を有するウェハ処理台上で半導体ウェハに塗布されたフ
ォトレジストを紫外線処理するにあたり、ウェハ温度を
加熱おとび／または紫外線処理によりフォトレジストの
フロー温度の上昇速３一 度とほゞ同じ速度で、かつ、フロー温度より少し高い状
態で昇温させながら紫外線照射処理を行うものである。
この発明においては、強力な紫外線照射によるレジスト
処理に、加熱を有機的に組み合わせることによりレジス
ト処理に要する時間を大巾に短縮し、処理能力を向上さ
せることが可能になり、また、フォトレジスト膜が厚い
場合でもその底部まで効果的に耐熱性を向上させること
ができる。更に詳細に説明すると、この発明は、フォト
レジストの初期温度を初期フロー温度よりも高く設定し
ておいて紫外線照射処理を開始し、紫外線照射によりフ
ォトレジストのフロー温度が上昇するのに合わせて、フ
ォトレジスト温度を上昇させながら照射処理を行う。こ
こで本明細書において使用するフロー温度とは、フォト
レジストを３０分間当該温度に保持してもフォトレジス
トパターンの形状が変化しない最高温度をいう。そして
当然ながらその温度はフォトレジストの種類や膜厚によ
って異なる。また紫外線照射の経過につれてフロー温度
は上昇し、つまりフォトレジストの耐熱性は向上してい
くので、その上昇速度にあわせ、かつフロー温度より少
し高めな温度で処理をする。つまり、本発明の方法では
、フロー温度より高い状態に温度を保つとはいえ、その
瞬間の「短時間処理」の積み重ねなので事実上パターン
形状を損なうことはない。フロー温度より１０℃程度高
い範囲内で処理した結果、パターン形状のみだれが生じ
たとしても、処理前のパターン寸法に対してせいぜい１
％程度である。従って、レジスト処理としては、フロー
温度より少し高めの温度で処理をすることによる支障は
生じず、飛躍的に処理速度を大きくして生産性を上げる
ことができる。また、処理温度が高いために、紫外線が
フォトレジスト内を良く浸透し、フォトレジスト膜が厚
い場合でもその底部の耐熱性が十分に向上する。
処理に、加熱を有機的に組み合わせることによりレジス
ト処理に要する時間を大巾に短縮し、処理能力を向上さ
せることが可能になり、また、フォトレジスト膜が厚い
場合でもその底部まで効果的に耐熱性を向上させること
ができる。更に詳細に説明すると、この発明は、フォト
レジストの初期温度を初期フロー温度よりも高く設定し
ておいて紫外線照射処理を開始し、紫外線照射によりフ
ォトレジストのフロー温度が上昇するのに合わせて、フ
ォトレジスト温度を上昇させながら照射処理を行う。こ
こで本明細書において使用するフロー温度とは、フォト
レジストを３０分間当該温度に保持してもフォトレジス
トパターンの形状が変化しない最高温度をいう。そして
当然ながらその温度はフォトレジストの種類や膜厚によ
って異なる。また紫外線照射の経過につれてフロー温度
は上昇し、つまりフォトレジストの耐熱性は向上してい
くので、その上昇速度にあわせ、かつフロー温度より少
し高めな温度で処理をする。つまり、本発明の方法では
、フロー温度より高い状態に温度を保つとはいえ、その
瞬間の「短時間処理」の積み重ねなので事実上パターン
形状を損なうことはない。フロー温度より１０℃程度高
い範囲内で処理した結果、パターン形状のみだれが生じ
たとしても、処理前のパターン寸法に対してせいぜい１
％程度である。従って、レジスト処理としては、フロー
温度より少し高めの温度で処理をすることによる支障は
生じず、飛躍的に処理速度を大きくして生産性を上げる
ことができる。また、処理温度が高いために、紫外線が
フォトレジスト内を良く浸透し、フォトレジスト膜が厚
い場合でもその底部の耐熱性が十分に向上する。
第１図は、この発明によるレジスト処理方法を実施する
ための装置の一例を示す。
ための装置の一例を示す。
パターン化されたフォトレジスト４が半導体ウェハ５の
上に形成されており、半導体ウェハ５はウェハ処理台６
に載置される。ウェハ処理台６は、ヒータリード線９よ
り通電することによりヒータ１０で加熱され、あるいは
冷却孔１１に冷却水を流すことによって冷却される。こ
の加熱および冷却機構により半導体ウェハ５の温度制御
が行われる。また、ウェハ処理台６には、真空吸着孔７
が付加されており、真空ポンプによって連通孔８を通し
て真空引きすることにより、半導体ウェハ５をウェハ処
理台６上に密着して固定する機能をも有する。照射部は
、高圧水銀灯１、凹面ミラー２、開閉可能なシャッター
３から構成されており、高圧水銀灯１から発光された紫
外線を含む放射光は、凹面ミラー２などにより反射され
て、半導体ウェハ５に塗布されたフォトレジスト４」二
に照射される。
上に形成されており、半導体ウェハ５はウェハ処理台６
に載置される。ウェハ処理台６は、ヒータリード線９よ
り通電することによりヒータ１０で加熱され、あるいは
冷却孔１１に冷却水を流すことによって冷却される。こ
の加熱および冷却機構により半導体ウェハ５の温度制御
が行われる。また、ウェハ処理台６には、真空吸着孔７
が付加されており、真空ポンプによって連通孔８を通し
て真空引きすることにより、半導体ウェハ５をウェハ処
理台６上に密着して固定する機能をも有する。照射部は
、高圧水銀灯１、凹面ミラー２、開閉可能なシャッター
３から構成されており、高圧水銀灯１から発光された紫
外線を含む放射光は、凹面ミラー２などにより反射され
て、半導体ウェハ５に塗布されたフォトレジスト４」二
に照射される。
次に、このレジスト処理装置を用いてレジスト処理する
方法について説明する。フォ１へレジスト４が塗布され
た半導体ウェハ５を、予めフォトレジス１〜４の耐熱温
度であるフロー温度より少し高く加熱されたウェハ処理
台６上に載置する。そして、真空吸着孔７を真空引きす
ることにより、半導体ウェハ５をウェハ処理台６上に密
着させる。
方法について説明する。フォ１へレジスト４が塗布され
た半導体ウェハ５を、予めフォトレジス１〜４の耐熱温
度であるフロー温度より少し高く加熱されたウェハ処理
台６上に載置する。そして、真空吸着孔７を真空引きす
ることにより、半導体ウェハ５をウェハ処理台６上に密
着させる。
この状態でシャッター３を開き、フォトレジスト４に高
圧水銀灯１から発光される紫外線を含む光を照射する。
圧水銀灯１から発光される紫外線を含む光を照射する。
この照射によりフォトレジストフロー温度が上昇するが
、これに合わせてウェハ処理台６のヒータ電力を制御し
、フォトレジスト温度を常にフロー温度より少し高い状
態で」二昇させる。処理が終了すると加熱を停止し、シ
ャッター３を閉じて放射光照射を停止させる。そして、
冷却孔１１に冷却水を流して半導体ウェハ５を所定の温
度まで冷却し、真空吸着を解除して半導体ウェハ５をウ
ェハ処理台６から取り去る。処理が完了すると以上の操
作を繰り返して順次レジスト処理を実施すれば良い。
、これに合わせてウェハ処理台６のヒータ電力を制御し
、フォトレジスト温度を常にフロー温度より少し高い状
態で」二昇させる。処理が終了すると加熱を停止し、シ
ャッター３を閉じて放射光照射を停止させる。そして、
冷却孔１１に冷却水を流して半導体ウェハ５を所定の温
度まで冷却し、真空吸着を解除して半導体ウェハ５をウ
ェハ処理台６から取り去る。処理が完了すると以上の操
作を繰り返して順次レジスト処理を実施すれば良い。
以下に更に具体的に説明する。
（１）ナフトキノンジアジド構造を持つ光分解剤とフェ
ノールノボラック樹脂から構成される厚さ１．５μｍの
ポジ型フォトレジストは、初期フロー温度が１２０℃で
あるが、フォトレジストの初期加熱温度を１２５℃に設
定し、３０秒間で１５５℃まで昇温させながら紫外線照
射を行った。この昇温速度はフロー温度の上昇速度とほ
ゞ同じである。
ノールノボラック樹脂から構成される厚さ１．５μｍの
ポジ型フォトレジストは、初期フロー温度が１２０℃で
あるが、フォトレジストの初期加熱温度を１２５℃に設
定し、３０秒間で１５５℃まで昇温させながら紫外線照
射を行った。この昇温速度はフロー温度の上昇速度とほ
ゞ同じである。
このとき、パターン形状の変化は寸法変化で１％以下も
しくは殆ど生じなかった。そして、フロー温度は加熱お
よび紫外線照射停止後もそのまま上昇して２５０℃にな
り、つまり耐熱性としては２５０℃まで向上した。
しくは殆ど生じなかった。そして、フロー温度は加熱お
よび紫外線照射停止後もそのまま上昇して２５０℃にな
り、つまり耐熱性としては２５０℃まで向上した。
ところが、従来のように、フォトレジストの初期加熱温
度を初期フロー温度の１２０℃より低い１１０”Ｃに設
定し、かつ、常にフロー温度以下に保ちながら昇温させ
ると、２５０”Ｃの耐熱温度に向上させるのに加熱およ
び紫外線照射時間は４５秒を要した。すなはち、この実
施例では生産性が３３〜５０％向上し、非常に大きな効
果が認められた。
度を初期フロー温度の１２０℃より低い１１０”Ｃに設
定し、かつ、常にフロー温度以下に保ちながら昇温させ
ると、２５０”Ｃの耐熱温度に向上させるのに加熱およ
び紫外線照射時間は４５秒を要した。すなはち、この実
施例では生産性が３３〜５０％向上し、非常に大きな効
果が認められた。
（２）ＨＰＲ２０４レジスト（富士ハントエレクトロニ
クステクノロジー社製）で厚さが１．４μｍのフォトレ
ジストパターンを作った。このフォトレジストパターン
の初期フロー温度は１２５℃であるが、フォトレジス１
〜の初期加熱温度を１３０℃にして２０秒間で１８０℃
まで、常にフロー温度より高く保ちながら昇温させ、紫
外線を照射した。
クステクノロジー社製）で厚さが１．４μｍのフォトレ
ジストパターンを作った。このフォトレジストパターン
の初期フロー温度は１２５℃であるが、フォトレジス１
〜の初期加熱温度を１３０℃にして２０秒間で１８０℃
まで、常にフロー温度より高く保ちながら昇温させ、紫
外線を照射した。
その結果、フロー温度は加熱および紫外線照射停止後も
上昇して２００℃になり、つまり耐熱性としては２００
℃まで向上した。ところが、従来のように、このフォト
レジストの初期加熱温度を例えば１１０℃に設定し、か
つ、常にフロー温度以下に保ちながら昇温させると、２
００℃の耐熱温度に向上させるのに加熱および紫外線照
射時間は３０秒を要した。すなはち、この実施例でも生
産性が３３〜５０％向上し、非常に大きな効果が認めら
れた。そして、前記の実施例と同様に、フロー温度より
少し高い温度で昇温しでいるにもかかわらず、パターン
変形は寸法変化で１％以下であり、実用上は全く支障が
ないことが確認された。
上昇して２００℃になり、つまり耐熱性としては２００
℃まで向上した。ところが、従来のように、このフォト
レジストの初期加熱温度を例えば１１０℃に設定し、か
つ、常にフロー温度以下に保ちながら昇温させると、２
００℃の耐熱温度に向上させるのに加熱および紫外線照
射時間は３０秒を要した。すなはち、この実施例でも生
産性が３３〜５０％向上し、非常に大きな効果が認めら
れた。そして、前記の実施例と同様に、フロー温度より
少し高い温度で昇温しでいるにもかかわらず、パターン
変形は寸法変化で１％以下であり、実用上は全く支障が
ないことが確認された。
以上説明したように、フォトレジストの初期加熱温度を
初期フロー温度より少し高い温度に設定し、かつ、フォ
トレジストをフロー温度の上昇速度とほゞ同じ速度で昇
温せしめるようにしたので、短時間の加熱と紫外線照射
で耐熱性と耐プラズマ性をともに向上させることができ
、生産性が著しく向上する。特に、フォトレジスト膜の
底部まで確実に紫外線が浸透し、この底部の耐熱性と耐
プラズマ性をも十分に向上できる効果がある。そして、
フロー温度より少し高い温度で昇温しでいるにもかかわ
らず、パターン変形は寸法変化で１％以下であり、実用
上は全く支障がない。
初期フロー温度より少し高い温度に設定し、かつ、フォ
トレジストをフロー温度の上昇速度とほゞ同じ速度で昇
温せしめるようにしたので、短時間の加熱と紫外線照射
で耐熱性と耐プラズマ性をともに向上させることができ
、生産性が著しく向上する。特に、フォトレジスト膜の
底部まで確実に紫外線が浸透し、この底部の耐熱性と耐
プラズマ性をも十分に向上できる効果がある。そして、
フロー温度より少し高い温度で昇温しでいるにもかかわ
らず、パターン変形は寸法変化で１％以下であり、実用
上は全く支障がない。
なお、フォトレジストの昇温制御は、フロー温度のデー
タを採取しておき、その温度を記憶させた比較的簡単な
コンピューターでヒータ電力を制御すれば容易に行うこ
とができる。
タを採取しておき、その温度を記憶させた比較的簡単な
コンピューターでヒータ電力を制御すれば容易に行うこ
とができる。
第１図はこの発明によるレジスト処理方法を実施するた
めの装置の一例の説明図である。 １・・・高圧水銀灯 ２・・・凹面ミラー３・・・
シャッター ４・・・フォトレジスト５・・・半導
体ウェハ ６・・・ウェハ処理台７・・・真空吸着孔
８・・・連通孔９・・・ヒータリード線１０−・
・ヒータ１１・・・冷却孔
めの装置の一例の説明図である。 １・・・高圧水銀灯 ２・・・凹面ミラー３・・・
シャッター ４・・・フォトレジスト５・・・半導
体ウェハ ６・・・ウェハ処理台７・・・真空吸着孔
８・・・連通孔９・・・ヒータリード線１０−・
・ヒータ１１・・・冷却孔
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 温度制御手段を備えた処理台に載置されたウェハに塗布
されたフォトレジストに紫外線を照射して該フォトレジ
ストのフロー温度を上昇させ、その耐熱性や耐プラズマ
性などを向上させるレジスト処理方法において、 該フォトレジストの初期加熱温度を初期フロー温度より
高い温度に設定し、かつ、該フォトレジストが加熱およ
び／または紫外線照射されて上昇するフロー温度の上昇
速度とほゞ同じ速度で昇温せしめるよう前記温度制御手
段によって処理台の温度を制御することを特徴とするレ
ジスト処理方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61056979A JPS62215265A (ja) | 1986-03-17 | 1986-03-17 | レジスト処理方法 |
| EP86116310A EP0237631B1 (en) | 1986-03-17 | 1986-11-25 | Method of treating photoresists |
| DE8686116310T DE3683762D1 (de) | 1986-03-17 | 1986-11-25 | Photolack-verarbeitungsverfahren. |
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